放射性测井之自然伽马测井PPT文件格式下载.ppt
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不稳定的同位素。
放射性:
不稳定核素原子核自发地释放、等射线,一、核衰变及放射性,3,3)核衰变核衰变:
原子核自发地释放出一种带电粒子,并蜕变成另外某种原子核,同时放出伽马射线。
核衰变常数:
决定于该放射性核素本身的性质,其值越大衰变越快。
一种元素经过放射变成另一种元素的过程称为衰变或蜕变。
例如88Ra22686Rn212+(粒子)衰变镭氡(注:
原子核的表示方法ZXAX元素符号,Z为质子数,A为质量数A=N+Z)4)放射性强(活)度一定量的放射性核素,在单位时间内发生衰变的核数。
放射性强(活)度的单位,1居里(Ci)=3.71010次衰变/秒5)放射性射线的性质2He4流,极易被吸收,电离本领强,在物质中穿透距离很小。
高速运动的电子流,在物质中穿透距离较短。
频率很高的电磁波或光子流,不带电,能量高,穿透力强。
4,6)衰变规律对含有一大堆原子的放射性物质来说,其中某一个原子何时放射衰变完全是偶然的,无法预计的,但是对许多原子的整体来说,某一时刻平均有多少原子发生衰变是符合统计规律的。
这一规律是:
某一时刻的衰变率dN/dt(单位时间衰变的原子核数)与当时存在的原子核数N,二者成正比,即dN/dt=N为衰变系数(比例系数),负号表示原子核数随时间的增长而减小。
积分得到:
N=Noe-tNo为最初参与衰变的原子核数(t=0时,N=No)N为衰变之中t时刻存在的原子核数,5,7)半衰期T以最先参与衰变的原子核数No为基数,衰变成No/2时,经历时间为T,即:
当N=No/2时所需的时间No/2=Noe-T得到Tln2/=0.693/,元素名称半衰期92U238铀4.47109年K40钾1.28109年Co60钴5.27年Cs137铯30年,各种物质的衰变系数不同,所以半衰期不同,地质上可利用半衰期很长的元素来确定地层的地质年代。
如:
6,二、天然放射性的衰变性质1、天然放射性的来历1)成系的(重元素:
原子序数81)铀系92U23882Pb206(铅)钍系90Th23282Pb208(铅)锕系89Ac22782Pb207(铅),i)此三系通过、衰变,最后达到稳定的铅同位素82Pb206(铅)ii)在,衰变的过程中,放出、粒子,伴随放出射线。
2)不成系的(中等元素:
原子序数30Z81)主要是钾19K3919K4019K41其中,19K40是不稳定的元素,它随时都可能放出射线,7,2、天然放射性的衰变性质1)天然放射性衰变分为:
衰变、衰变和衰变衰变:
放出射线的衰变。
通式为:
ZXAZ-2YA-4+(两个正电荷)例如:
衰变92U23890Th234+衰变:
ZXAZ+1YA+(一个负电荷)例如:
衰变90Th23491Pa234+衰变:
射线通常是在、衰变的过程中伴随放出的。
8,2)、和射线比较,9,三、岩石的天然放射性,U,Th,K,射线,10,1、火成岩的放射性几点规律:
1)火成岩所含放射性零散而不均匀2)酸性中性基性超基性SiO2的含量大小颜色浅深放射性元素含量大小3)火成岩放射性元素主要是:
钍(Th)钾(K)铀(U)镭(Ra),11,2、沉积岩的放射性几点规律:
1)沉积岩本身不含有放射性元素,其放射性元素来自火成岩。
我们知道机械和化学力的综合侵蚀作用以及搬运产生了沉积岩,由于搬运和沉积的环境不同,使各种沉积岩的放射性元素的含量产生了差异。
2)沉积岩的放射性强度取决于泥质含量(粘土含量)原因:
a.粘土颗粒细,具有较大的比面(吸附放射性元素的能力强)b.粘土颗粒细,沉积的时间长(有充分的时间与放射性元素接触)c.粘土沉积物中有含钾矿物(如:
水云母、正长石等),3)沉积物的颜色由浅深,其放射性强度由小大。
4)随钾含量的增大,放射性强度增大。
5)孔隙度和渗透率减小,放射性强度增大。
12,3、变质岩的放射性,变质岩的放射性取决于变质岩的源岩正变质岩:
由火成岩变质而来副变质岩:
由沉积岩变质而来,例如某井:
正片麻岩副片麻岩角闪岩榴辉岩蛇纹岩大小,自然伽马,13,第一节自然伽马测井GammaRayLogging,GR测井是以研究岩层天然放射性为基础,进而研究岩层性质和有关地质问题的一种测井方法,14,一、自然伽马测井原理,GR测井仪工作原理,15,一、自然伽马测井原理,1)射线探测器探测到地层的射线,并将射线变换成电脉冲信号(每一道射线变换成一个电脉冲信号)。
2)此电脉冲信号送入井下的放大器进行放大。
3)放大的脉冲信号送入地面的放大器进行放大(其原因是脉冲信号经电缆传输后会衰减)。
4)由于脉冲信号中混合了一些干扰信号,需经过鉴别器进行鉴别,排除干扰。
5)将一些畸变的脉冲信号送入整形器进行整形。
6)归一后的波形送入计数电路记录单位时间内脉冲个数,最后得到自然伽马测井曲线。
(单位:
脉冲/分钟),16,砂泥岩剖面GR曲线,GR(API),S,S,S,N,N,SN,SN,17,探测半径:
煤、金属矿钻孔直径:
d20cm探测半径:
R=2545cm油气田钻孔直径:
d30cm探测半径:
R=3050cm,ab段:
探测器远离界面,直到探测器中点离界面的距离为R,探测器的探测范围内是低放射性物质。
bcd段:
探测器上移过界面,直到探测器中点离界面的距离为R。
1)随探测器上移,探测器探测范围内的高放射性物质逐渐增大,使曲线上升,直到探测器中点离底界面的距离为R时为止。
2)探测器中点位于界面时,探测范围内的高低放射性物质各占一半,所以此点为曲线的半幅值点。
de段:
探测器中点离底界面的距离为R时开始,直到探测器中点离顶界面的距离为R时为止。
探测器的探测范围内是高放射性物质,efg段:
分析方法同bcd段。
gh段:
分析方法同ab段。
注:
薄层用2/3幅值分层。
二、自然伽马测井曲线分析,18,1、刻度的意义和分级意义:
为了使不同仪器,或者同一仪器在不同的时间,对同一的地层的测定结果能够作定量比较,必须进行仪器刻度。
(就好比用不同的秤,或者同一秤在不同的时间对某一东西进行秤量,其结果应该一样,否则就应该对秤进行统一刻度)。
刻度分级:
一级刻度:
国家级的统一的标准称为一级刻度(标准刻度井)。
二级刻度:
各制造厂和大的油田建立区域级的标准称为二级刻度(刻度装置或刻度井)。
三级刻度:
一般现场使用的标准称为三级刻度(刻度器、刻度块)。
要求:
低级别的刻度装置必须用高一级刻度装置进行检查。
三、自然伽马测井仪的刻度Calibration,19,2、API标准刻度井,休斯顿大学的API标准井,N高为高放射性混凝土中的读数;
N低为低放射性混凝土中的读数,AmericaPetroleumInstitute-API,20,1、岩层厚度,
(1)h6roh增大,幅值不再增大用半幅值点分层
(2)h6roh减小,幅值减小用2/3幅值点分层ro井眼半径,井眼、邻层影响,四、自然伽马测井曲线的影响因素,21,2、统计起伏(也称统计涨落),1)现象泥岩的放射性含量是均匀的,但在同一岩层的各点读数不一样其读数在平均计数率n上下波动。
经理论计算得到:
绝对误差,2)产生的原因:
衰变规律,3)统计涨落的定义:
在放射性源强不变,测量条件不变的情况下,在相等的时间间隔内,重复观测放射性强度,每次记录的数值不同,总是在某一数值(平均值)上下波动,这种现象称为放射性涨落。
为仪器时间常数,22,3、井参数的影响自然伽马射线强度的吸收方程u为系数吸收,L为物质的厚度;
Jo与J为伽马射线吸收前后的强度。
与井参数有关的几种吸收系数,23,五、自然伽马测井的应用,1、划分岩性2、确定泥质含量3、划分煤层(煤层厚度、深度)4、其他(地层对比、沉积微相等),24,1、划分岩性1)砂泥岩剖面粗砂岩中砂岩细砂岩泥岩J小大SP幅度大小Ra大小Vsh小大,2)膏盐剖面钾岩泥岩砂岩及其它岩石岩盐、石膏GR特高高中等最低,3)碳酸盐岩剖面泥岩泥质灰岩、泥质白云岩纯石灰岩、白云岩GR最高中等最低,GR(API),25,砂泥岩剖面,26,27,2、确定泥质含量泥质含量与自然伽马射线强度成正比,推导计算泥质含量的方法同自然电位,可推导得到的计算泥质含量公式如下:
式中GR、GRmax、GRmin分别为待研究地层、纯泥岩、纯砂岩的自然伽马测井强度。
C3.7新地层C2.0老地层,
(1)不同地层中粘土矿物放射性是相同的
(2)除了粘土矿物之外,不含有其他放射性矿物,应用条件:
进行非线性校正:
28,ShalelineVsh=100%,SandlineVsh=0,GRmax,GRmin,29,GR,Vsh,30,4、其它1)地层对比J与岩石孔隙中的流体(油或水)的性质无关;
J与地层水、泥浆的矿化度无关;
J曲线的标准层容易获得。
2)沉积环境分析J、SP、Ra与岩层的粒度、分选性、泥质含量密切相关,而这几个量与沉积环境密切相关,所以可以利用J、SP、Ra进行沉积环境分析。
3、划分煤层(煤层厚度、深度)1)煤中的有机质与无机质都不含放射性物质,所以GR低2)煤的GR与煤的灰分含量有关,31,地层对比,32,小层对比,33,沉积微相分析,34,古气候研究,GR曲线,古里雅冰心氧同位素,格陵兰冰心氧同位素,
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